加工中环形薄壁工件的阻尼建模与振动控制

摘要

薄壁件的加工一直是工业上的难题，尤其是随着航空业的快速发展，对薄壁工件的需求逐渐提升，特别是航空发动机中对薄壁件的品质要求十分严苛。然而，薄壁零件由于其刚度差，切削过程中极易发生振动，严重影响了产品的尺寸、形状精度和表面质量。针对在航空发动机中广泛应用的环形薄壁工件，在分析薄壁件加工振动控制的现状及各类阻尼器的特性后，提出了利用电涡流阻尼对其加工振动进行抑制。
　　利用基尔霍夫薄板理论对环形薄壁件进行了动力学分析，构建了环形薄壁件的振动模型；利用麦克斯韦理论对电涡流阻尼进行了分析，建立了对应的电涡流阻尼力模型；并在两者的基础上构建了基于电涡流阻尼的薄壁圆盘振动模型。通过理论数值求解和有限元仿真分析，对理论模型进行了验证，并研究了电涡流阻尼受相关参数影响的规律。通过有限元软件得到了薄壁圆盘在有、无电涡流阻尼两种情况下的幅频响应，仿真结果验证了电涡流阻尼对薄壁圆盘振动的抑制作用。通过电涡流阻尼下的薄壁圆盘振动实验，分析了圆盘与永磁铁初始间隙及永磁铁布置方式对电涡流阻尼的影响规律，验证了理论模型的正确性。最终通过薄壁圆盘工件的车削加工实验，将电涡流阻尼器运用于实际加工之中，验证了电涡流阻尼的有效性。
　　加工实验的结果表明，电涡流阻尼器对薄壁圆盘的加工振动有较好的抑制效果，对工件表面质量的提升是非常明显的，这对于薄壁件的加工具有十分显著的实际应用意义，为薄壁件的加工振动抑制提供了一种行之有效的方案，为今后更加深入的研究奠定了基础。

目录

声明

符号对照表

1 绪论

1.1 研究背景与意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文的主要研究内容

2 电涡流阻尼器与薄壁圆盘的动力学理论建模

2.1 薄壁圆盘的动力学模型

2.2 电涡流阻尼的理论模型

2.3 阻尼器-薄壁圆盘耦合动力学模型

2.4 本章小结

3 电涡流阻尼减振系统的设计分析

3.1 电涡流阻尼器的减振特性分析

3.2 阻尼器-薄壁圆盘耦合动力学仿真分析

3.3 本章小结

4 基于电涡流阻尼的工件振动抑制

4.1 阻尼器-薄壁圆盘耦合动力学模型实验验证

4.2 薄壁圆盘工件车削实验验证

4.3 本章小结

5 总结与展望

5.1 全文总结

5.2 研究展望

致谢

参考文献

附录